朱福春

摘要：老滑坡是指以前发生过滑坡，现阶段处于稳定状态的滑坡体。穿越老滑坡的道路路基方式选择是一个具有理论和实践意义的课题。本文以重庆市仪表厂老滑坡为例，提出了两种道路路基穿越形式，包括：路堤结合抗滑桩，路堑结合抗滑桩，并通过ANSYS有限元数值模拟证明了采用此两种穿越方式的可行性。建议可做两种穿越形式下的工程总造价对比，以进一步确定采用何种道路路基穿越形式。

Abstract： The old landslide refers to the landslide that has occurred in the past and is in a stable state at the present stage. It is a theoretical and practical task to choose the way of the road subgrade through the old landslide. Based on the example of the old landslide in Chongqing instrument factory， this paper puts forward two kinds of road subgrade， including： embankment combined with friction pile， cutting combined with friction pile， the feasibility of using these two methods is proved by ANSYS finite element numerical simulation. Recommendations can be done through the two forms of the total cost of the project in order to further determine what kind of road subgrade through the the old landslide.

關键词：道路工程；路基；有限单元法；老滑坡；重庆仪表厂

Key words： road engineering；subgrade；finite element；the old landslide；Chongqing instrument factory

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0117-04

0 引言

滑坡是一个因为斜坡表面的岩土体在重力作用下沿着破坏面向前发生位移的地质地貌现象及动力过程，这个过程中往往伴随着外部地貌特征的变化和内部力学机制的变化[1]。老滑坡则指以前发生过滑坡，现阶段处于稳定状态的滑坡体。关于老滑坡的研究，尤其老滑坡复活机理方面的研究，国内外公开发表的成果较多，如：胡广涛针对黄土地区古老滑坡提出了斜坡上促成滑坡的机械力主要是重力引起的推滑应力[2]，认为一定高度和陡度是决定这种机械力的根本条件；康斌等提出变形活动是判别古滑坡“复活”的重要标志之一[3]，通过对安溪县古老滑坡的治理揭示了其主要变形模式为滑移一拉裂型；刘宏、邓荣贵、张倬元通过建立几何模型，利用有限元法数值解得出老滑坡的复活过程就是张力带和剪张区的发展演化过程，滑坡的发生过程伴随着滑坡应力场的不断变化[4]；谢守益、徐卫亚通过分析承压水型、潜水型、层间水型这3类水文地质类型的滑坡，概括出降雨诱发的滑坡复活是通过促进滑移面剪应力增大、促使滑带土体抗剪强度降低来实现[5]。诸如此类研究较多，但对于老滑坡的复活机理至今还有许多地方解释不清，需要做更深入研究，以获得更具指导价值的结论。除了研究老滑坡复活机理外，国内外学者还注重研究道路或者桥梁如何穿越老滑坡，这方面的研究更具实践意义。唐万金等在对滑坡群充分论证的基础上，提出了万州长江二桥桥址在滑坡群中的位置[6]；吴霞以贵阳市东路乌当区段k8+200～+540古滑坡为研究对象，提出了在该古滑坡体上挖填方边坡治理方案，并通过项目实施和运营证明了该治理方案是可行的[7]；苏谦等在提出简化的桥台滑坡破坏模式下，推导了桥台滑移计算公式[8]。

关于穿越老滑坡道路路基方式选择研究，国内相关报告不多，本文拟以重庆仪表厂老滑坡为研究对象，提出几种路基穿越方式，并通过有限元数值模拟方法验证几种穿越方式的可行性。

1 重庆仪表厂老滑坡概况

重庆仪表厂滑坡位于渝中区李子坝重庆仪表厂嘉陵江岸坡带。该滑坡体原为一古滑坡，滑坡形成后的漫长年代一直处于稳定状态。20世纪50年代由于人类工程活动即清理河道挖掘了滑坡前缘巨大块石造成减载后出现滑坡复活迹象。1981年特大洪水后老滑坡前缘段局部复活，因而有新、古滑坡之分，且新滑坡是在古滑坡基础上发展而成的局部复活体。

古滑坡形成于3.66万年前的晚更新世。按滑体平均厚12m计，总方量约39万m3，属中型崩滑堆积层滑坡。滑坡在斜坡段分布高程161～206m。地貌上滑坡后缘壁呈“坎”，坎高2～3m；前缘在常年枯水位下近江边；滑坡南西侧以冲沟为界，其特征在地表显示较清楚；东北侧地表为渐变过渡。滑体为由非均质粉质粘土夹块石的崩滑堆积层及后期覆盖的人工填土层组成。其厚度前缘较薄，为3～5m；中部10～20m；后缘一般在25m以上。滑体结构以砂泥岩块石含量较多，物质相对干燥，下部尤其是底部以粉质粘土为主，土层湿润。古滑坡滑动面在堆积层与基岩的接触带上，滑带由粘稠的粉质粘土构成，滑带土压裂、搓揉现象明显，基岩接触面滑动擦痕清楚，擦痕方向指向滑面倾斜方向为320°～360°。

仪表厂古滑坡总体轮廓在地表显示清楚。经现场调查及分析，在现有的环境状况不具备整体滑出条件，滑坡体处于稳定状态。

2 仪表厂老滑坡道路路基穿越方式

2.1 老滑坡道路路基穿越方式拟定及模型建立

为便于开展本论文研究，取仪表厂老滑坡典型断面如图1示。根据勘察结果，通过室内试验资料结合经验类比、反演分析法等，确定了滑坡体、滑带和滑床等物理力学参数的稳定性计算建议值，列于表1。

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本论文拟定两种道路路基穿越老滑坡形式：路堤结合抗滑桩；路堑结合抗滑桩，通过对比两种穿越方式下，老滑坡整体稳定性，验证方案的可行性。两种穿越方式的概念模型和有限元模型如图2～图5。

2.2 老滑坡稳定性分析

在ANSYS开发环境下，输入表1相关参数，进行两种穿越模式下，老滑坡体位移、主应力矢量及总应变密度分析，进而确定老滑坡整体稳定性。计算结果图6～图11。

通过对滑坡体位移、主应力矢量及总应变密度分析，发现两种穿越模式下，滑坡体整体稳定性相差不大，比较接近，为进一步精确确定两种穿越模式下滑坡体稳定性，我们需要计算相应的稳定性系数，本文采用强度折减法计算稳定性系数，所谓强度折减法，就是通过逐渐降低岩土体抗剪强度参数（粘聚力和内摩擦角）直到边（滑）坡达到极限破坏状态为止，其初始强度与极限平衡时的强度比值定义为边（滑）坡的稳定性系数[9]。在强度折减计算过程中，将岩土体粘聚力和内摩擦角按如下公式进行折减：

c'=■，φ'=arctan（■）

式中，c、φ分别为坡体材料的粘聚力和内摩擦角；c′、φ′分别为强度折减后的粘聚力和内摩擦角。

必须指出的是，针对上述两个参数c和φ的折减比例至今并无定论，仍处于研究阶段，在此我们采用1：1的折减方式（现阶段通用的折减办法）。

采用有限元强度折减法计算分析滑坡稳定性的一个关键问题是如何根据计算结果来判断滑坡是否处于破坏状态，本文以等效塑性应变或广义塑性应变的分布情况作为滑坡失稳的判断依据，当应变区域从坡脚到坡顶贯通时滑坡处于失稳状态。将岩土体设为理想弹塑性体，本构模型选用等面积的D-P圆准则[10]，根据两种穿越形式下老滑坡等效塑性应变云图，得到路堤结合抗滑桩穿越老滑坡时，滑坡体稳定性系数为1.22，路堑结合抗滑桩穿越老滑坡时，滑坡体稳定性系数为1.24。根据《公路路基设计规范》的有关规定，确定该断面滑坡的设计安全系数为1.20，可见两种情况下老滑坡皆处于稳定状态。因此，从安全稳定的角度出发，采用此两种路基形式都可以穿越老滑坡，不会引起滑坡产生滑动。若要确定采用哪一种形式，可从工程造价做比较，选择总造价相对较低的穿越形式。

3 结论

本文以穿越老滑坡的道路路基方式选择为研究对象，针对重庆仪表厂老滑坡，提出了两种可行的道路路基穿越形式：路堤结合抗滑桩，路堑结合抗滑桩。ANSYS有限元模拟发现，两种穿越形式下，老滑坡体皆处于稳定状态，说明从安全角度出发，本文提出的两种穿越形式都是可行的，若要进一步确定采用哪种形式，可做总造价比较，选择相对经济的方式。

参考文献：

[1]张倬元，王士天，黄润秋.工程地质分析原理[M].地质出版社，2009.

[2]胡广韬.黄土地区坡基型古老滑坡的超稳性与其复活条件的特殊性[J].西安地质学院学报，1986，8（1）：36-44.

[3]康斌，黄国平，林枢.安溪县古老滑坡特征及防止措施[J].江西有色金屬，2010，24（1）：17-21.

[4]刘宏，邓荣贵，张倬元.广元市金洞乡‖号滑坡复活成因机制探讨[J].地质灾害与环境保护，2000，11（1）：50-54.

[5]谢守益，徐卫亚.降雨诱发滑坡机制研究[J].武汉水利电力大学学报，1999，32（1）：21-23.

[6]唐万金，吴建中，谭书全.万州长江二桥在滑坡群中选址与滑坡利用分析[J].人民长江，2013，44（6）：29-32.

[7]吴霞.古滑坡体上的挖填方路基边坡设计方案研究[J].交通运输工程与信息学报，2013，11（2）：31-36.

[8]苏谦，钟彪，白皓，等.基于滑坡破坏模式的桥台位移耦合计算[J].土木工程学报，2010，43（增）：567-572.

[9]赵尚毅，郑颖人，时卫明，等.用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J].岩土工程学报，2002，24（3）：343-346.

[10]赵杰，邵龙潭.土体结构极限承载力的有限元分析[J].岩石力学与工程学报，20007，26（增1）：3183-3189.